密相输运床褐煤气化过程的数值模拟

发布时间：2020-03-30 14:59

【摘要】：褐煤约占我国煤炭总储量的13%,其主要利用方式是燃烧发电,但会带来严重的环境污染;气化可以实现褐煤的高效清洁利用。密相输运床褐煤气化技术不仅可以保证气固混合、传热传质和化学反应过程的高效进行,还能提高褐煤碳的转化率。本文以密相输运床褐煤气化过程为研究对象,采用数值模拟方法对密相输运床提升管内的流动反应进行研究。基于欧拉-欧拉模型,耦合褐煤气化反应动力学模型,建立了密相输运床褐煤气化过程的CFD模型。其中,选用标准k-ε模型求解气相湍流方程;采用EMMS曳力模型描述气固相间作用力;使用CPD模型和MGAS模型描述气化反应过程。提升管内气固流动特性的研究表明:加煤口以下,气相速度沿提升管高度方向缓慢增加,在加煤口和返料口附近,速度明显增加;从提升管壁面到中心处,气速逐步减小。煤粉颗粒速度沿提升管轴向方向不断增加,在加煤口附近增加较快,其后不变。床料颗粒速度在返料口和加煤口附近增加较快,加煤口以上速度增幅下降。床料颗粒浓度在加煤口附近最大,之后有所减小并趋于稳定。考察了提升管内主要气相组分的轴径向浓度分布。结果表明,在加煤口位置以下,CO和H2摩尔分数较低;而在加煤口以上区域快速增加。CO2浓度沿提升管高度方向先增加后减少。径向方向上,从提升管壁面到中心处,CO摩尔分数逐渐减少。进一步研究了操作参数对煤气化过程的影响。随着氧气/煤比的增加,CO摩尔分数逐渐降低,H2摩尔分数逐渐增加,CO2摩尔分数先增加后降低;碳转化率和合成气热值增大。随着蒸汽/煤比的增加,CO摩尔分数先增加后降低其后保持不变,H2摩尔分数单调增加,CO2摩尔分数逐步减小后不变;当蒸汽/煤比为0.10时,碳转化率达到最大。随着操作压力的增加,CO摩尔分数不断增加,H2摩尔分数先增加后减少,CO2摩尔分数先减小后增加;碳转化率上升,合成气热值先增加后保持不变。
【图文】：

华北电力大学硕士学位论文逡逑的外部扩散速率、灰层扩散速率及化学反应速率［４２］。该模型基于固体颗粒粒径逡逑不变的未反应收缩核模型，如图２－１所示，其表达式如下：逡逑Ｒ￣邋＝邋ＡｐＴｌｒＹｊＲｊｉｒ逦（２－４４）逡逑（２－４５）逡逑＃逦逦—￣邋ｄｐ￣邋—逦－？逡逑图２－１煤粉燃烧未反应收缩核模型示意图逡逑式中邋！，

本文编号：2607697